基于氮?dú)馕胶蛪汗ㄒ旱獌鼋Y(jié)煤體孔隙結(jié)構(gòu)精細(xì)化表征研究

秦雷 王平 林海飛 趙鵬翔 馬超 石鈺

摘 要：為精細(xì)化表征低溫液氮作用下的煤體孔隙結(jié)構(gòu)，運(yùn)用氮?dú)馕椒ㄅc壓汞法，針對(duì)褐煤、煙煤和無(wú)煙煤3種煤階，進(jìn)行液氮凍結(jié)處理煤樣的孔隙測(cè)試和分析。通過(guò)孔徑分布和比表面積分布2個(gè)參數(shù)描述液氮凍結(jié)前后煤體孔隙結(jié)構(gòu)的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)單次液氮凍結(jié)180 min后，在同一壓力下，3種煤體氮?dú)馕搅吭黾?，進(jìn)汞量增加;3種煤體孔隙的孔徑增加。研究得出，單次液氮凍結(jié)180 min后，3種煤體的孔徑和孔容出現(xiàn)增加，比表面積出現(xiàn)減少;單次液氮凍結(jié)處理對(duì)不同煤體作用效果不同，褐煤孔容增加最為明顯，增加了0.017 8 cm3/g，煙煤孔容增量?jī)H為褐煤孔容增量的35.4%.無(wú)煙煤比表面積減少了0.000 8 cm3/nm/g，分別為褐煤和煙煤比表面變化量的2.67倍和1.6倍。高階煤體微孔發(fā)育程度高于中低階煤體，經(jīng)過(guò)單次液氮凍結(jié)180 min處理，煤體孔隙結(jié)構(gòu)改變明顯。關(guān)鍵詞：液氮致裂;氮?dú)馕?壓汞法;孔徑分布;孔容中圖分類(lèi)號(hào)：TD 712

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-9315（2020）06-0945-08

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2020.0602開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Advanced characterization of pore structure of liquid nitrogen frozen

coal using nitrogen adsorption and mercury intrusion methods

QIN Lei1，2，WANG Ping1，2，LIN Hai-fei1，2，ZHAO Peng-xiang1，2，MA Chao1，2，SHI Yu1，2

（1.

College of Safety Science and Engineering，Xian University of Science and Technology，Xian 710054，China;

2.Key Laboratory of Western Mine Exploitation and Hazard Prevention，Ministry of Education，

Xian University of Science and Technology，Xian 710054，China）

Abstract：In order to finely characterize the pore structure of coal under the action of low-temperature liquid nitrogen more finely，the pore test? of coal samples treated with liquid nitrogen was carried out using nitrogen adsorption method and mercury intrusion method for three coal ranks of lignite，bituminous coal and anthracite.Two parameters of pore size distribution and specific surface area distribution are used to describe the changing of coal pore structure before and after freezing of liquid nitrogen.

The test results show that after a single freezing of liquid nitrogen for 180 minutes， under the same pressure，the nitrogen adsorption capacity of the three coals increases and the mercury intake decreases;the pore diameters of the three coals increase.The study concluded that after a single freezing of liquid nitrogen for 180 minutes，the pore size and pore volume of the three coal bodies increased， and the specific surface area decreased;the effect of a single freezing of liquid nitrogen on different coal bodies was different， and the pore volume of lignite increased most obviously.With an increase of 0.017 8 cm3/g， the pore volume increment of bituminous coal is only 35.4% of that of lignite.The specific surface area of anthracite changed by 0.000 8 cm3/nm/g， which was 2.67 times and 1.6 times of the change of the specific surface of lignite and bituminous coal，respectively.The degree of micropore development in high-rank coals is higher than that of low-and middle-rank coals. After a single freeze of liquid nitrogen for 180 minutes，the pore structure of the coal has changed significantly.

Key words：liquid nitrogen fracking;nitrogen adsorption;mercury intrusion method;aperture distribution;pore volume

0 引 言

瓦斯作為礦井五大災(zāi)害之首，長(zhǎng)期影響煤礦安全生產(chǎn)[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年我國(guó)煤礦共發(fā)生瓦斯事故182起，占煤礦總事故的9.3%.同時(shí)，作為一種清潔能源，瓦斯的高效抽采利用可改善我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)[2]。無(wú)論是瓦斯防治還是利用，必須進(jìn)行瓦斯抽采。由于我國(guó)煤層具有微孔隙、低滲透等特點(diǎn)，瓦斯抽采前必須對(duì)煤層進(jìn)行增透。在煤層致裂技術(shù)方面，很多致裂手段被用于煤層增透中并取得了一些成果[3-7]，液氮致裂增透技術(shù)作為一種無(wú)水化煤層致裂技術(shù)逐漸受到重視[8-10]。從目前研究看，對(duì)于液氮致裂煤體孔隙結(jié)構(gòu)的定量精細(xì)表征還有待完善[11-14]。COETZEE等利用液氮作為壓裂液進(jìn)行研究，在液氮作用下，熱應(yīng)力可以有效促進(jìn)微裂隙或微孔隙的失穩(wěn)發(fā)展

[15]。李和萬(wàn)等研究了液氮凍融循環(huán)作用對(duì)煤內(nèi)原生裂隙擴(kuò)展和抗壓強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明，液氮凍融循環(huán)對(duì)煤裂隙的發(fā)育有促進(jìn)作用[16]。

本實(shí)驗(yàn)采用氮?dú)馕椒ê蛪汗?種測(cè)試方法對(duì)液氮凍結(jié)處理前后煤體進(jìn)行測(cè)試，利用孔徑分布和比表面積分布2個(gè)參數(shù)描述液氮凍結(jié)前后煤體孔隙結(jié)構(gòu)變化，分析液氮凍結(jié)作用對(duì)煤體孔隙結(jié)構(gòu)的改造規(guī)律。同時(shí)，不同煤階煤體孔隙結(jié)構(gòu)的不同，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響[16-17]。本次研究對(duì)褐煤、煙煤和無(wú)煙煤3種煤體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，既避免了單一煤階對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，也可以進(jìn)一步探索液氮凍結(jié)致裂增透技術(shù)對(duì)不同煤階孔隙結(jié)構(gòu)的作用規(guī)律。為了準(zhǔn)確描述孔隙結(jié)構(gòu)變化，文中根據(jù)國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）孔隙分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，將孔隙分為3個(gè)等級(jí)：微孔：D<2 nm，中孔：2 nm50 nm[18]。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)研究，將更加直觀地了解液氮致裂增透技術(shù)對(duì)煤體孔隙結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，為煤層液氮致裂技術(shù)提供數(shù)據(jù)支撐。

1 煤樣和實(shí)驗(yàn)

1.1 樣品準(zhǔn)備

為保證本實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，本論文選取褐煤、煙煤、無(wú)煙煤3種煤體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，3種煤樣的采集地分別為內(nèi)蒙古勝利煤田某礦、安徽淮北某礦以及山西大同某礦。原始煤樣如圖1所示，煤樣的基本參數(shù)見(jiàn)表1，表2.

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測(cè)試流程

對(duì)煤樣進(jìn)行處理后，將煤樣分為若干部分，對(duì)煤樣液氮凍結(jié)處理0和180 min，利用全自動(dòng)微孔物理吸附儀和全自動(dòng)壓汞儀分別對(duì)凍結(jié)煤體進(jìn)行氮?dú)馕胶蛪汗y(cè)試，最終通過(guò)測(cè)試結(jié)果分析液氮凍結(jié)對(duì)煤體孔隙結(jié)構(gòu)的影響，實(shí)驗(yàn)流程如圖2所示。

1.3 測(cè)試原理

氮?dú)馕椒y(cè)定孔徑結(jié)構(gòu)特征是比較成熟而廣泛采用的方法，該方法是在氮吸附法測(cè)定BET比表面積的一種延伸。氮?dú)馕椒ɡ玫獨(dú)獾牡葴匚教匦郧€，即在液氮溫度下，氮?dú)庠诠腆w表面的吸附量取決于氮?dú)獾南鄬?duì)壓力P/P0（P為氮?dú)夥謮?，P0為液氮溫度下氮?dú)獾娘柡驼羝麎海?，?dāng)P/P0在0.05～0.35范圍內(nèi)時(shí)，氮?dú)馕搅颗cP/P0符合BET方程，是氮吸附法測(cè)定粉體材料比表面積的依據(jù);當(dāng)P/P0>0.4時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生毛細(xì)凝聚現(xiàn)象，即氮?dú)忾_(kāi)始在微孔中凝聚。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論分析，氮?dú)馕椒梢詼y(cè)定孔容、孔徑分布、比表面積分布等孔隙的基本特征參數(shù)[19]。

壓汞實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，隨著壓力的增加，汞進(jìn)入到微小的孔隙中。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到一系列壓力P及其對(duì)應(yīng)的水銀浸入體積V，提供了孔尺寸分布計(jì)算的基本數(shù)據(jù)，采用圓柱孔模型，根據(jù)壓力與電容變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算孔體積及比表面積，同時(shí)依據(jù)Washburn方程計(jì)算孔徑分布。壓汞實(shí)驗(yàn)得到的比較直接的結(jié)果是不同孔徑范圍所對(duì)應(yīng)的孔隙體積，進(jìn)一步計(jì)算得到總孔隙率、臨界孔徑（臨界孔徑對(duì)應(yīng)于汞體積屈服的末端點(diǎn)壓力。其理論基礎(chǔ)為，材料由不同尺寸的孔隙組成，較大的孔隙之間由較小的孔隙連通，臨界孔是能將較大的孔隙連通起來(lái)的各孔的最大孔級(jí)。該表征參數(shù)可反映孔隙的連通性和滲透路徑的曲折性）、平均孔徑、最可幾孔徑（即出現(xiàn)幾率最大的孔徑）等孔結(jié)構(gòu)參數(shù)[20]。

本次實(shí)驗(yàn)原理如圖3所示，2種方法在單獨(dú)使用過(guò)程中存在一定的局限性。氮?dú)馕椒▽?duì)于微孔和中孔測(cè)試比較準(zhǔn)確，測(cè)試大孔時(shí)氮?dú)獠荒艹涑庹麄€(gè)孔隙，會(huì)產(chǎn)生較大測(cè)量誤差;壓汞法在單獨(dú)使用時(shí)，隨著進(jìn)汞壓力的增加，會(huì)損壞孔隙壁，破壞孔隙結(jié)構(gòu)。本次實(shí)驗(yàn)將2種方法聯(lián)合使用，避免測(cè)試方法單獨(dú)使用時(shí)的不足，進(jìn)而精細(xì)化表征煤體孔隙結(jié)構(gòu)。

2 結(jié)果和討論

2.1 氮?dú)馕綔y(cè)試結(jié)果

通過(guò)氮?dú)馕皆囼?yàn)得到液氮凍結(jié)0 min與180 min 3種煤體對(duì)于氮?dú)馕侥芰Φ淖兓?，通過(guò)分析測(cè)試數(shù)據(jù)得到3種煤體孔徑分布和比表面積分布在液氮凍結(jié)前后的變化曲線，如圖4所示。

2.1.1 不同煤階煤體液氮凍結(jié)前后氮?dú)馕矫摳角€

圖4描述的是褐煤、煙煤、無(wú)煙煤液氮凍結(jié)前后的氮?dú)馕矫摳角€。從圖中可以看出：①隨著相對(duì)壓力的增加，3種煤體的氮?dú)馕搅恳蚕鄳?yīng)增加;②同一相對(duì)壓力下，無(wú)煙煤對(duì)氮?dú)獾奈侥芰ψ顝?qiáng)，煙煤次之，褐煤最弱;③經(jīng)過(guò)液氮凍結(jié)處理，褐煤最大氮?dú)馕搅刻岣吡?.6 cm3/g，煙煤提高了1.4 cm3/g，無(wú)煙煤提高了0.5 cm3/g，煙煤最大氮?dú)馕搅吭黾幼畲?，褐煤次之，無(wú)煙煤最小。3種煤體中無(wú)煙煤微孔發(fā)育最好，對(duì)于氮?dú)馕侥芰ψ顝?qiáng)，氮?dú)馕搅孔畲?。液氮凍結(jié)180 min后，煤體孔隙結(jié)構(gòu)改變，孔隙變大，因此對(duì)氮?dú)獾奈侥芰?huì)變強(qiáng)。

2.1.2 不同煤階煤體液氮凍結(jié)前后孔徑分布

分析圖5可得：①通過(guò)液氮凍結(jié)處理，3種煤體孔徑都得到了提高;②3種煤體液氮凍結(jié)前后孔徑分布變化主要發(fā)生在中孔區(qū)域;③液氮凍結(jié)處理后，褐煤、煙煤、無(wú)煙煤孔徑分布最大值分別提高了0.001 5，0.003和0.003 cm3/g.經(jīng)過(guò)液氮凍結(jié)處理，煤體孔隙擴(kuò)張，孔徑增加，相對(duì)應(yīng)煤體孔容也會(huì)提高。

2.1.3 不同煤階煤體液氮凍結(jié)前后煤體比表面積分布

圖6描述的是基于氮?dú)馕椒ê置?、煙煤、無(wú)煙煤液氮凍結(jié)前后煤體比表面積分布。經(jīng)過(guò)液氮凍結(jié)處理，3種煤體比表面積主要發(fā)生了以下變化：在微孔區(qū)域，無(wú)煙煤比表面積分布最大值沒(méi)有發(fā)生變化，煙煤提高了0.000 8 cm3/nm/g，褐煤降低了0.000 38 cm3/nm/g;在中孔區(qū)域，褐煤、無(wú)煙煤比表面積增量最大值分別提高了0.000 2 cm3/nm/g，0.000 34 cm3/nm/g，煙煤比表面積增量最大值減少了0.000 27 cm3/nm/g.

2.2 壓汞法實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)壓汞實(shí)驗(yàn)得到液氮凍結(jié)0與180 min 3種煤體進(jìn)汞量的變化，分析得到孔徑分布和比表面積分布的變化曲線。

2.2.1 不同煤階煤體液氮凍結(jié)前后進(jìn)汞和退汞曲線

從圖7中可以看出：①3種煤體進(jìn)汞量隨著進(jìn)汞壓力的增加而增加;②相同壓力下，褐煤進(jìn)汞量最大，無(wú)煙煤次之，煙煤最弱;③進(jìn)汞曲線中，經(jīng)過(guò)液氮凍結(jié)處理，褐煤和無(wú)煙煤最大進(jìn)汞量分別增加了0.016和0.005 cm3/g;煙煤的最大進(jìn)汞量沒(méi)有發(fā)生變化;④退汞曲線中，經(jīng)過(guò)液氮凍結(jié)處理，褐煤和無(wú)煙煤最大進(jìn)汞量分別增加了0.015和0.004 cm3/g;煙煤的最大進(jìn)汞量沒(méi)有發(fā)生變化，依然為0.083 cm3/g.

2.2.2

不同煤階煤體液氮凍結(jié)前后孔徑分布

圖8描述的是褐煤、煙煤、無(wú)煙煤液氮凍結(jié)前后孔徑分布變化。從圖中可以得出：①3種煤體液氮凍結(jié)前后孔徑分布變化主要發(fā)生在大孔區(qū)域;②通過(guò)液氮凍結(jié)處理，褐煤、煙煤和無(wú)煙煤孔徑分布最大值得到了提高，分別提高了0.001 4，0.002 2，0.008 4 cm3/g.

2.2.3 不同煤階煤體液氮凍結(jié)前后煤體比表面積分布

圖9描述的是褐煤、煙煤、無(wú)煙煤液氮凍結(jié)前后比表面積分布。通過(guò)分析可以得出：①3種煤體比表面積分布隨著煤體孔徑的增加而下降;②液氮凍結(jié)后3種煤體孔徑分布變化主要體現(xiàn)在中孔區(qū)域;③經(jīng)過(guò)液氮凍結(jié)處理，3種煤體比表面積分布最大值都出現(xiàn)下降，褐煤下降了0.000 87 cm3/nm/g，煙煤下降了0.000 1 cm3/nm/g，無(wú)煙煤下降了0.000 32 cm3/nm/g.

2.3 氮?dú)馕椒?壓汞法聯(lián)合表征

2.3.1

氮?dú)馕椒?壓汞法聯(lián)合表征不同煤階煤體液氮凍結(jié)前后孔徑分布LABANI等通過(guò)氮?dú)馕胶蛪汗?lián)合表征了頁(yè)巖儲(chǔ)層全孔隙結(jié)構(gòu)特征，以孔徑50 nm作為壓汞和氮?dú)馕铰?lián)合表征的分界點(diǎn)，小于50 nm選用氮?dú)馕綄?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，大于50 nm選用壓汞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[22]。本研究分析了2種測(cè)試方法孔徑分布曲線的交點(diǎn)，因一些交點(diǎn)處于相對(duì)起伏變化段視為不可信點(diǎn)而舍棄，確定可信孔徑交點(diǎn)范圍為260 nm左右。由此得出氮?dú)馕椒ê蛪汗?lián)合表征煤體孔徑分布，如圖10所示。

圖10描述的是不同煤階煤體液氮凍結(jié)前后孔徑分布聯(lián)合表征。分析可得：經(jīng)過(guò)液氮凍結(jié)處理，3種煤體孔徑分布均得到提高。在中孔區(qū)域，褐煤、煙煤、無(wú)煙煤孔徑分布最大值分別提高了0.000 7，0.003和0.002 9 cm3/g.在大孔區(qū)域，褐煤和無(wú)煙煤有2個(gè)峰值，第1峰值分別下降了0.001 2和0.001 4 cm3/g，第2峰值分別提高了0.001 4和0.008 5 cm3/g;煙煤孔徑分布最大值提高了0.002 3 cm3/g.對(duì)圖10中煤體孔徑分布圖進(jìn)行累加處理，得到曲線與坐標(biāo)軸圍成面積，即煤體孔容，見(jiàn)表3.

在單次液氮凍結(jié)180 min后，褐煤、煙煤和無(wú)煙煤累計(jì)孔容分別增加0.017 8，0.006 3和0.017 cm3/g.褐煤累計(jì)孔容變化量最大，無(wú)煙煤次之，煙煤最小，煙煤累計(jì)孔容增加量?jī)H為褐煤的35.4%.

無(wú)煙煤中微孔和中小孔較多，當(dāng)孔徑在50 nm以下時(shí)，無(wú)煙煤累計(jì)孔容增長(zhǎng)速率最快。經(jīng)過(guò)單次液氮凍結(jié)180 min，微孔及中小孔孔徑增大，煤體孔容變大，累計(jì)孔容較原始煤樣出現(xiàn)增加。褐煤主要以大孔為主，微小孔數(shù)量少，因此累計(jì)孔容在0～50 nm之間變化緩慢。當(dāng)孔徑超過(guò)250 nm時(shí)，褐煤累計(jì)孔容急劇增加。褐煤、煙煤和無(wú)煙煤特有的孔徑分布，導(dǎo)致無(wú)煙煤對(duì)氣體的吸附能力強(qiáng)于煙煤和褐煤;褐煤的最大進(jìn)汞量大于無(wú)煙煤和煙煤。

2.3.2

氮?dú)馕椒?壓汞法聯(lián)合表征不同煤階煤體液氮凍結(jié)前后比表面積分布通過(guò)分析氮?dú)馕脚c壓汞法測(cè)出的比表面積分布曲線，得出煤體比表面積分布聯(lián)合表征曲線。聯(lián)合表征曲線左側(cè)采用氮?dú)馕椒y(cè)試結(jié)果，右側(cè)采用壓汞法測(cè)試結(jié)果，如圖11所示。

圖11描述的是不同煤階煤體液氮凍結(jié)前后比表面積分布聯(lián)合表征。分析得出：①3種煤體液氮凍結(jié)前后比表面積分布變化主要體現(xiàn)在氮?dú)馕椒y(cè)試區(qū)域，在壓汞法測(cè)試區(qū)域，3種煤體液氮凍結(jié)前后比表面積分布沒(méi)有發(fā)生明顯變化;②褐煤與無(wú)煙煤和煙煤在氮?dú)馕綔y(cè)試區(qū)域液氮凍結(jié)前后比表面積分布變化趨勢(shì)相反;③液氮凍結(jié)前后，3種煤體中無(wú)煙煤累積比表面積最大，褐煤最小。無(wú)煙煤屬于高階煤，在3種煤體中孔隙發(fā)育最好，因此比表面積分布最大。

對(duì)圖11中煤體比表面積分布曲線進(jìn)行累加處理，得到煤體液氮凍結(jié)前后比表面積變化，見(jiàn)表4.

單次液氮凍結(jié)180 min褐煤、煙煤、無(wú)煙煤累計(jì)比表面積分別減少了0.000 3，0.000 5，0.000 8 cm3/nm/g，見(jiàn)表4.無(wú)煙煤累計(jì)比表面積減少量最大，分別是褐煤與無(wú)煙煤累計(jì)比表面積減少量的2.67倍和1.6倍。

煤體比表面積分布主要受煤體中微孔的影響，煤體中微孔的貫通程度與煤體的變質(zhì)程度相關(guān)，煤體變質(zhì)程度越高，煤體中微孔貫穿性越強(qiáng)。因此無(wú)煙煤累計(jì)比表面積增加速率比煙煤和無(wú)煙煤快，同一孔徑下，無(wú)煙煤累計(jì)比表面積大于煙煤和無(wú)煙煤。經(jīng)過(guò)液氮凍結(jié)處理，煤體孔徑增加，微孔數(shù)量減少，累計(jì)比表面積隨之減少。

3 結(jié) 論

1）液氮凍結(jié)可以提高煤體孔徑分布最大值。在大孔區(qū)域，經(jīng)過(guò)單次液氮凍結(jié)180 min，褐煤、煙煤和無(wú)煙煤3種煤體孔徑分布最大值分別提高了0.001 4，0.002 2，0.008 4 cm3/g.

2）在中孔區(qū)域，經(jīng)過(guò)單次液氮凍結(jié)180 min，褐煤、煙煤和無(wú)煙煤三種煤體比表面積增量最大值分別減少了0.000 87，0.000 1，0.000 32 cm3/nm/g.

3）隨著液氮凍結(jié)的進(jìn)行，煤體孔容增加，比表面積減少。液氮凍結(jié)180min后，褐煤、煙煤、無(wú)煙煤累計(jì)孔容分別增加了0.017 8，0.006 3和0.017 cm3/g;累計(jì)比表面積分別減少了0.000 3，0.000 5，0.000 8 cm3/nm/g.

4）單次液氮凍結(jié)180 min后，褐煤孔容變化最為明顯，煙煤孔容增量?jī)H為褐煤孔容增量的35.4%;無(wú)煙煤比表面積變化量分別為褐煤和煙煤比表面面積變化量的2.67倍和1.6倍。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] 武龍.煤礦瓦斯危害與綜合治理方案研究[J].資源信息與工程，2018，33（2）：95-96.WU Long.Study on gas hazard and comprehensive control scheme in coal mine[J].Resource Information and Engineering，2018，33（2）：95-96.

[2]穆福元，王紅巖，吳京桐，等.中國(guó)煤層氣開(kāi)發(fā)實(shí)踐與建議[J].天然氣工業(yè)，2018，38（9）：55-60.

MU Fu-yuan，WANG Hong-yan，WU Jing-tong，et al.Practice of and suggestions on CBM development in China[J].Natural Gas Industry，2018，38（9）：55-60.

[3]張志勇，劉東.水力沖孔技術(shù)在瓦斯抽采中的應(yīng)用[J].能源與環(huán)保，2019，41（10）：37-40，52.

ZHANG Zhi-yong，LIU Dong.Application of hydraulic punching technology in gas extraction[J].Energy and Environmental Protection，2019，41（10）：37-40，52.

[4]樊正興.相鄰工作面采動(dòng)影響下瓦斯預(yù)抽鉆孔封孔技術(shù)研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2017，45（12）：114-120.

FAN Zheng-xing.Study on hole sealing of pre-drainage boreholes in infection zones of nearby coal face mining[J].Coal Science and Technology，2017，45（12）：114-120.

[5]劉廳，林柏泉，鄒全樂(lè)，等.楊柳煤礦割縫預(yù)抽后煤體孔隙結(jié)構(gòu)變化特征[J].天然氣地球科學(xué)，2015，26（10）：1999-2008.

LIU Ting，LIN Bai-quan，ZOU Quan-le，et al.Pore characteristics of coal with the treatment of hydraulic slotting and gas pre-drainage in Yangliu coal mine[J].Natural Gas Geoscience，2015，26（10）：1999-2008.

[6]王慧，呂英英.煤礦開(kāi)采導(dǎo)致水污染的污染特征與控制措施研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2019，44（7）：68-73.

WANG Hui，LV Ying-ying.Study on pollution characteristics and control measures of water pollution caused by coal mining[J].Environmental Science and Management，2019，44（7）：68-73.

[7]董夔，賈建稱，鞏澤文，等.淮北許疃礦構(gòu)造煤孔隙結(jié)構(gòu)及壓敏效應(yīng)[J].煤田地質(zhì)與勘探，2019，47（2）：58-65.

DONG Kui，JIA Jian-cheng，GONG Ze-wen，et al.Study on pore structure and pressure-sensitive effect of tectonic coal in Huaibei Xutuan mine[J].Coal Geology & Exploration，2019，47（2）：58-65.

[8]秦雷.液氮循環(huán)致裂煤體孔隙結(jié)構(gòu)演化特征及增透機(jī)制研究[D].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2018.

QIN Lei.Pore evolution after fracturing with cyclic liquid nitrogen and the mechanism of

permeability enhancing[D].Xuzhou：China University of Mining and Technology，2018.

[9]蔡承政，仁科達(dá)，楊玉貴，等.液氮壓裂作用下頁(yè)巖破裂特征試驗(yàn)研究[J]巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2020，31（8）：1-21.

CAI Cheng-zheng，REN Ke-da，YANG Yu-gui，et al.The experimental research on shale cracking characteristics due to liquid nitrogen fracturing[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2020，31（8）：1-21.

[10]李波，任永婕，張路路，等.液氮對(duì)含水煤巖體增透作用的影響機(jī)制研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2018，46（12）：145-150.

LI Bo，REN Yong-jie，ZHANG Lu-lu，et al.Study on influence mechanism of liquid nitrogen to permeability improved function of water bearing coal and rock mass[J].Coal Science and Technology，2018，46（12）：145-150.

[11]劉泉聲，黃詩(shī)冰，康永水，等.裂隙巖體凍融損傷研究進(jìn)展與思考[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2015，34（3）：452-471.

LIU Quan-sheng，HUANG Shi-bing，KANG Yong-shui，et al.Advance and review on freezing-thawing damage of fractured rock[J].Journal of Rock Mechanics and Engineering，2015，34（3）：452-471.

[12]張路路，李波，任永婕，等.液氮冷浸煤巖增透作用影響因素分析[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2018，18（4）：1290-1295.

ZHANG Lu-lu，LI Bo，REN Yong-jie，et al.Analysis of the influential factors on the ways for enhancing the coal mining rock permeability aroused by the liquified nitrogen soaking[J].Journal of Safety and Environment，2018，18（4）：1290-1295.

[13]張文勇，司磊，郭啟文，等.煤層氣井液氮伴注壓裂增透機(jī)制及應(yīng)用研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2019，47（11）：97-102.

ZHANG Wen-yong，SI Lei，GUO Qi-wen，et al.Study on mechanism and application of liquid nitrogen injection combined with fracturing to enhance permeability in CBM wells[J].Coal Science and Technology，2019.47（11）：97-102.

[14]孟祥振，張慧梅，康曉革.含孔隙凍融巖石的損傷本構(gòu)模型[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，39（4）：688-692.

MENG Xiang-zhen，ZHANG Hui-mei，KANG Xiao-ge.Damage constitutive model of porous rock under freeze-thaw[J].Journal of Xian University of Science and Technology，2019，39（4）：688-692.

[15]COETZEE S，NEOMAGUS H W J P，BUNT J R，et al.The transient swelling behaviour of large（20+16 mm）South African coal particles during low-temperature devolatilisation[J].Fuel，

2014，136：79-88.

[16]李和萬(wàn)，王來(lái)貴，牛富民，等.液氮對(duì)不同溫度煤裂隙凍融擴(kuò)展作用研究[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2015，25（10）：121-126.

LI He-wan，WANG Lai-gui，NIU Fu-min，et al.Study on effect of freeze-thaw cycle with liquid nitrogen on crack

extension of coal at different initial temperatures[J].Chinese Journal of Safety Science，2015，25（10）：121-126.

[17]陸壯，王亮，聶雷，等.不同變質(zhì)程度煤體瓦斯解吸遲滯特征實(shí)驗(yàn)研究[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2020，40（1）：88-95，132.

LU Zhuang，WANG Liang，NIE Lei，et al.Experimental study of methane desorption hysteresis characteristics of coal with different metamorphic degrees[J].Journal of Xian University of Science and Technology，2020，40（1）：88-95，132.

[18]王飛，邢好運(yùn)，李萬(wàn)春，等.中低階煤的孔隙結(jié)構(gòu)演化特征[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2020，40（3）：384-392.

WANG Fei，XING Hao-yun，LI Wang-chun，et al.Evolution characteristics of pore structure in medium and low rank coal[J].Journal of Xian University of Science and Technology，2020，40（3）：384-392.

[19]FU H J，WANG X Z，ZHANG L X，et al.Investigation of the factors that control? the

development of pore structure in lacustrine shale：A case study of block X in the Ordos Basin，China[J].Journal of Natural Gas Science and Engineering，2015，26：1422-1432.

[20]

劉一楠，劉勇，幸福東，等.壓汞實(shí)驗(yàn)對(duì)低階煤表征的適用性分析及校準(zhǔn)方法[J].煤田地質(zhì)與勘探，2020，48（4）：118-125.

LIU Yi-nan，LIU Yong，XIN Fu-dong，et al.Applicability of mercury injection test to the characterization of low rank coal and its correction method[J].Coal Geology & Exploration，2020，48（4）：118-125.

[21]

謝瀟.氮?dú)馕椒ㄔ跍y(cè)定材料比表面積和孔徑分布方面的應(yīng)用原理[J].科技與創(chuàng)新，2019（9）：7-8，12.

XIE Xiao.Application principle of nitrogen adsorption method in determining specific surface area and pore diameter distribution of materials[J].Science and Technology & Innovation，2019（9）：7-8，12.

[22]LABANI M M，REZAEE R，SAEEDI A，et al.Evaluation of pore size spectrum of gas shale reservoirs using low pressure nitrogen adsorption，gas expansion and mercury porosimetry：A case study from the Perth and Canning Basins，Western Australia[J].Journal of Petroleum Science Engineering，2013，112：7-16.